DE2347272A1

DE2347272A1 - Separator fuer eine batterie

Info

Publication number: DE2347272A1
Application number: DE19732347272
Authority: DE
Inventors: Jun Charles Davis
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1972-09-21
Filing date: 1973-09-20
Publication date: 1974-04-18
Also published as: NL7313005A; FR2200637A1; BR7307304D0; DE2347272B2; OA04556A; GB1383190A; FR2200637B1; ZA737442B; JPS5412613B2; BE805117A; AU6049073A; JPS4970143A; CA993502A

Description

19. Sept. 1973 Gze/lta.

Union Carbide Corporation, New York, N.Y. 10017 / U.S.A. Separator für eine Batterie

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrochemische Zellen und dabei im besonderen Separatoren für Batterien, welche einen faserförmigen Träger enthalten, der mit einem polymeren, im Elektrolyten unbeweglichen Material überzogen ist.

Die sogenannten "Trockenzellen" bestehen hauptsächlich aus einer sich verbrauchenden Metallanode, etwa aus Zink, einem Kathoden-Polarisator, etwa aus Mangandioxyd und aus einem geeigneten Elektrolyten. Die gebräuchlichen Leclanche-Troekenzellen, die üblicherweise als Kraftquelle in Blitzlichtgeräten und anderen tragbaren elektrischen Geräten verwendet werden, enthalten eine Zinkanode, einen Kathoden-Depolarisator, der Mangandioxyd und ein leitfähiges Material, wie etwa Ruß oder Graphit enthält, und einen Elektrolyten, der aus einer wässrigen Lösung von Zinkchlorid und Ammoniumchlorid besteht. Der Elektrolyt kann auch relativ kleine Anteile von Quecksilberchlorid oder von Chromat-Salzen als Korrosionsinhibitoren enthalten. Auch andere Trockenzellen—Systeme haben in den letzten Jahren beträchtliche Aufmerksamkeit gefunden, hierzu gehören das Magnesium-Mangandioxyd-System und eine Abwandlung des Leclanche-System, bei dem der Elektrolyt kein Ammoniumchlorid enthält, sondern gänzlich aus einer wässrigen Zinkchlorid-Lösung besteht.

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Mit dem Ausdruck "Trockenzelle" wird angedeutet, daß der größte Teil des Zellelektrolyten unbeweglich ist; ein Teil des Elektrolyten ist in der Zelle in Schichtmaterial zwischen der Anode und der Kathode enthalten oder von diesem absorbiert. Diese Schicht wird allgemein als Separator bezeichnet und besteht aus einem physikalischen Teil oder einer Struktur, welche die Elektrolytlösung zurückhält und ein Mittel darstellt, um die Anode in Arbeitsbeziehung mit der Kathode zu halten und gleichzeitig zwischen der Anode und der Kathode eine physikalische Trennung aufrechtzuerhalten.

Bislang wurden Separatoren für Trockenzellen aus gelatinösen, pastenförmigen Materialien hergestellt, etwa aus Stärke, Fluor-, Methyl-Zellulose, oder anderen polymeren Materialien, die wegen ihrer Zerbrechlichkeit gewöhnlich von Papier oder einem ähnlichen Trägermaterial gehalten wurden. Obwohl diese Trägermaterialien in weitem Umfang verwendet worden sind, war ihre Verwendung mit gewissen Nachteilen verbunden, und es ist bereits lange nach Ersatz gesucht worden. Beispielsweise zersetzt sich poröses Papier, der am meisten verwendete Träger, in sauren Elektrolytsystemen, wodurch die Trennung zwischen Anode und Kathode unterbrochen wird, was zu einer erhöhten Korrosion der Anode führt, verbunden mit der Entwicklung von Wasserstoff— gas, Bruch der Zelle und Reduzierung der Kathode. Andere Trägermaterialien, wie z.B. Gewebe, nicht-faserige Filme und Matten aus faserfÖrmigem Material, einschließlich Glasmatten, sind inerter als Papier, besitzen jedoch andere Nachteile, wie z.B. hohen elektrischen Widerstand.

In dem US-Patent 2 853 537 ist z.B. die Verwendung eines Glasfasergewebes als Träger für Elektrolyten beschrieben. In diesem

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Patent wird eine gewebte Matte aus Glasfasern offenbart, die mit unlöslich-gemachtem Polyvinylalkohol imprägniert ist, in dem ein Elektrolyt absorbiert ist. Es werden zwei Schichten aus Glasfasergewebe (mit einer Dicke von 0,076 mm) verwendet, und diese sind mit Polyvinylalkohol imprägniert, so daß eine 0,229 +, 0,025 mm dicke Struktur erhalten wird. Vor der Verwendung in einer Zelle wird diese Struktur anschließend in einer wässrigen Elektrolytlösung eingeweicht.

Die wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten Separator für Batterien bereitzustellen, welcher eine von einem Träger unterstützte Elektrolytschicht enthält, wobei der Träger gegenüber dem Elektrolyten und den Reaktionsprodukten in der Zelle inert ist.

Weitere Aufgaben und Besonderheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen.

Es zeigt:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt aus einer runden Trockenzelle mit einem erfindungsgemäßen Separator; und

Fig. 2 einen maßstabgetreuen Ausschnitt eines stark vergrösserten Details eines erfindungsgemäßen Separators vor seinem Einsetzen in eine Trockenzelle.

Die Erfindung besteht in einem Separator für Batterien, mit einer Schicht aus den Elektrolyt unbeweglich machendem Material und einem Träger oder einer Unterstützung für solch eine

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Elektrolytschicht» Der Träger besteht aus einem dünnen, nichtgewebten, verbundenen Glasfasergewebe mit einer Dicke von ungefähr 0,025 bis 0,076 mm, wobei die gesamte mittlere Dicke des Separators mit der Elektrolytschicht ungefähr 0,051 bis 0,178 mm beträgt. Die den Elektrolyt unbeweglich machende Schicht besteht vorzugsweise aus teilweise vernetztem Polyacrylamid, und das Trägergewebe besteht aus Silikat-Glasfasern, die in der Industrie als miteinander verbundenes "Beta"—Glas bekannt sind; die Verbindung erfolgt beispielsweise mit Polyvinylalkohol.

In den Zeichnungen zeigt Fig. i eine zylindrische Trockenzelle mit einem Zinkbecher 10, der eine Kathoden-Depolarisator-Mischung 12 enthält, welche wie üblich rund um eine zentrale Kohlenstoffelektrode lh angeordnet ist, so daß eine konventionelle Zellkathode gebildet wird. Die Kathoden-Depolarisator-Mischung 12 ruht auf einem Isolierteil l6 am Boden des Zinkbechers 10 und ist von den Seitenwänden durch einen dünnen Separator 18, welcher die Erfindung darstellt, getrennt.

Die Trockenzelle ist am oberen Abschnitt mit einer Abdichtung 20 versehen, die aus Wachs oder Teer bestehen kann, und in heißem Zustand auf einen Abdichtungsring 22 innerhalb des offenen Zinkbechers 10 gegossen wird. Die Abdichtung 20 und der Abdichtungsring 22 sind oberhalb und räumlich getrennt von dem oberen Ende der Kathoden-Depolarisator-Mischung 12 angeordnet, so daß ein Luftraum 2h gebildet wird, in den sich die Mischung beim Entladen der Zelle ausdehnen kann. Für den Fachmann ist es natürlich verständlich, daß die erläuterte Trockenzelle hauptsächlich repräsentativ für andere Zeil— strukturen ist, und daß viele geeignete andere Konstruktionen zum Abschließen und Fertigstellen von Trockenzellen bekannt sind.

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Die Kathoden-Depolarisator-Mischung 12 wird aus einer Mischung hergestellt, welche feinverteiltes Mangandioxyd als Depolarisator und Acetylen-Ruß enthält. Die Mischung wird mit der erforderlichen Elektrolytmenge angefeuchtet, d.h. mit einer Lösung aus Zinkchlorid in Wasser, um eine bearbeitbare Masse zu erhalten. Gelegentlieh können der Mischung konventionelle Korrosionsinhibitoren, wie etwa Quecksilberchlorid, zugesetzt werden.

Die Fig. 2 zeigt einen stark vergrößerten Ausschnitt aus dem Separator 18 aus Fig. 1, welcher im Detail die Struktur des Separators erkennen läßt. Gemäß Fig. 2 ist ein Träger aus dünnen Glasfasern, bestehend aus Fasern aus Beta-Glas 26, die mit einem Bindemittel 28 zusammengehalten werden, auf beiden Seiten mit einer Schicht aus den Elektrolyt unbeweglich machendem Material 30 tiberzogen, wie etwa mit teilweise vernetztem Polyacrylamid, so daß der Träger in das den Elektrolyt unbeweglich machende Material eingebettet ist.

Alle Bestandteile der Zelle nach Fig. 1 sind bekannt, mit Ausnahme des Separators 18. Das Neuartige der beschriebenen Zelle beruht auf der Separatorstruktur und dem Verfahren zur Herstellung des Separators.

Wie oben beschrieben wurde, besteht der erfindungsgemäße Separator im wesentlichen aus zwei Bestandteilen, einem Träger aus Glasfasern und einem Überzugsmaterial. Gelegentlich können bis zu 30 Gew.-% Füllstoff oder das Separatorvolumen erweiterndes Material anwesend sein, um die durch den Separator bewirkte physikalische Trennung zu erweitern.

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Bögen aus Beta-Glas, das bevorzugte Trägermaterial, werden aus sehr dünnen Silikatglas-Pasern hergestellt, wobei die Fasern im Mittel einen Durchmesser von angenähert 0,0965 mm und eine Länge von angenähert 6,35 mm aufweisen-und durch Polyvinylalkohol verbunden sind, der als Lösung mit 2 bis 3 Gew.-⁰J₀ Polyvinylalkohol aufgebracht wird. Mittels der bekannten Verfahren zur Papierherstellung werden aus diesem Material Bögen mit unterschiedlichen Dicken hergestellt. Für den Zweck der vorliegenden Verbindung werden jedoch lediglich Bögen mit Dicken von ungefähr 0,025 bis 0,076 mm verwendet. Das bei der Herstellung des Separators zum Überziehen des Trägers aus Beta-Glas verwendete Material besteht aus teilweise vernetztem Polyacrylamid-Gel. Diese Gele sind bekannt und Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung sind in der Literatur beschrieben; so werden im US-Patent 3 018 316 hydrophile, teilweise vernetzte Polyacrylamid-Gele als brauchbare Separatoren für gewisse Batterien beschrieben.

Bei vernetztem Polyacrylamid, das als Separator in Batterien verwendet werden soll, ist das Verfahren zur Vernetzung von großer Bedeutung. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt solches, teilweise vernetztes Polyacrylamid verwendet, das bei Zugabe einer wässrigen Polyacrylamidlösung zu einer Chromverbindung erhalten wurde; hierbei liegt der größere Anteil an Chrom-Ionen nicht in dreiwertigem Zustand vor und in dem System ist eine weitere Verbindung enthalten, die mit den Chromverbindungen reagiert, um Chrom-Ionen in dreiwertigem Zustand zu bilden. Diese dreiwertigen Chrom—Ionen setzen die Vernetzung des Polyacrylamid in Gang, wodurch die Vernetzung mit kontrollierter Geschwindigkeit abläuft, in eben dem Ausmaß,

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wie dreiwertige Chroe-Ionen gebildet werden.

Obwohl dieses durch gesteuerte Vernetzung erhaltene Polyacrylamid für die Herstellung der erfindungsgemäßen Separatoren bevorzugt wird, ist zum überziehen des Trägers auch Polyacrylamid geeignet, das nach anderen Verfahren vernetzt wurde; hierzu gehören die Vernetzung durch Strahlung, wie die Vernetzung durch andere chemische Verfahren.

Gelegentlich können Füllstoffe bzw. das Volumen des Separators erweiternde Materialien zugesetzt werden, um die physikalische Trennwirkung des Separators zu erhöhen; zu diesen Materialien gehören etwa mineralische Silikate, Gewebe, Papierfasern und ähnliche Stoffe. Besonders bevorzugt werden mineralische Silikate, da sie nicht wie Papier oder Gewebe abgebaut oder zersetzt werden. Als Zusätze sind etwa solche Materialien wie Talk, faseriger Talk und faseriger Asbest gut geeignet. Das Verhältnis von Füllstoff zu Polyacrylamid soll im Bereich von 5:1 bis 10:1 liegen; bevorzugt wird Talk als das,das Volumen des Separators erweiternde Material eingesetzt.

Da die erfindungsgemäßen Separatoren für die Verwendung in Trockenzellen mit relativ kleinen Abmessungen vorgesehen sind, wobei die Zellen trotzdem eine solche Leistung aufweisen, die eine Vielzahl unterschiedlicher Einsatzmöglichkeiten erlaubt, sind die Abmessungen der Separatorschicht von größter Bedeutung. Wenn der Separator zu dünn ist, dann führt das zu einer unge-. nügenden physikalischen Trennung in der Zelle und es können Kurzschlüsse auftreten. Da der Separator auf der anderen Seite den größeren Anteil des Elektrolyten in der Zelle enthält, führt

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eine zu dünne Separatorschicht auch zu einem nicht ausreichenden Elektrolytanteil, um die volle Kapazität der Zelle zu gewährleisten. Wenn auf der anderen Seite die Separatorschicht zu dick ist, dann wird der Ionentransport erschwert, der innere Widerstand der Zelle erhöht und die abgegebene Leistung vermindert.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es daher notwendig, daß sowohl die Dicke des Trägers aus Glasfasern, wie die Dicke des gesamten Separators innerhalb enger und bedeutsamer Bereiche gehalten werden. Außerhalb dieser Bereiche, sowohl oberhalb wie unterhalb der Grenzen, ist die Leistungsfähigkeit der Zelle beträchtlich schlechter.

Die zur Herstellung des Trägers oder des Substrats für den Separator verwendeten Glasfasern haben bevorzugt einen Durchmesser von 0,051 bis 0,127 mm und eine individuelle Länge von 1,59 bis 12,70 mm. Die kommerziell am weitesten verbreiteten

Beta-Glasfasern haben einen Durchmesser von 0,0965 mm und eine angenäherte mittlere Länge von 6,35 mm. Diese Fasern werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt eingesetzt.

Es können verschiedene Bindemittel verwendet werden, um die Fasern zu einem dünnen, flachen Gewebe zusammenzuhalten. Meistens wird eine Bindemittel-Lösung mit 2 bis 3 Gew.-$> Polyvinylalkohol verwendet, es können jedoch auch andere Bindemittel eingesetzt werden. Zur Verminderung der Anzahl verschiedener Bestandteile in dem Separator kann z.B. zum Verbinden der Glasfasern bis zu 5 Gew.-% Polyacrylamid verwendet werden, bevor der Träger mit dem teilweise vernetzten Poly-

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acrylamid überzogen wird. Vor dem überziehen sollte der Träger eine Dicke von 0,025 bis 0,076 mm aufweisen und nach dem überziehen sollte der fertige Träger eine Dicke von 0,076 bis 0,178 mm aufweisen. Wie bereits oben dargelegt, ist die Dicke des überzogenen Trägers von großer Bedeutung; denn wenn diese Dicke deutlich über 1,78 mm liegt, dann wird der innere Widerstand in der Zelle recht hoch und die Leistungsfähigkeit der Zelle wird beträchtlich vermindert.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Herstellung des Separators und seine Einführung in die Trockenzelle im wesentlichen einem Verfahren, das bei der Herstellung von sogenannten "mit Papier ausgekleideten Zellen" angewandt wird.

Ein Träger aus Beta—Glas, der durch Verbinden von Glasfasern mit einem Durchmesser von 0,0965 und einer Länge von 6,35 Ja» mit einer 2 bis 3 Gew.-% Polyvinylalkohol enthaltenden Lösung zu einem Glasbogen mit einer Dicke von angenähert 0,058^ mm erhalten wurde, wird mittels eines Messers mit einer den Separator bildenden Mischung überzogen. Für eine Zink-Mangandioxyd-Zinkchlorid-Zelle besteht diese Separatormischung beispielsweise aus:

5—7 Gew.-$iger, wässriger 76,97 Gew.-$ Zinkchloridlösung

Kaliumdichromat 0,275 Gew.-^

Kaliumthiocyanat 0,275 Gew.-%

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P-250 Polyacrylamid 3,00 Gew.-%

Talk 16,95 Gew.-%

Korrosionsinhibitoren 2,53 Gew.-$

Für die vorliegende Erfindung geeignetes Polyacrylamid sollte im allgemeinen ein Molekulargewicht von weniger als 100 000 bis mehr als 10 oder 20 Millionen aufweisen, bevorzugt wird jedoch Polyacrylamid mit einem Molekulargewicht im Bereich von 200 0OO bis 15 Millionen. Für Separatoren für allgemeine Batterien wurde mit bestem Erfolg ein nicht-ionisches Homopolymer aus Acrylamid mit einem Molekulargewicht von angenähert 5 bis 6 Millionen verwendet. Dieses Material wurde in obiger Aufzählung axt P—250 Polyacrylamid bezeichnet und ist kommerziell unter der Handelsbezeichnung "Cyanamer" P-250 Polyacrylamid von der American Cyanamid Company, Wayne, New Jersey, erhältlich. Der Anteil an Polyacrylamid in den erfindungsge— mäßen Separatoren liegt gewöhnlich zwischen i und 20 Gew.-^, bezogen auf das Gesamtgewicht, ohne Füllstoff,oder das Volumen des Separators erweiterndes Material.

Die den Separator bildende Mischung wird mit einem Messer auf dem Träger aus Glasfasern bis zu einer Dicke von angenähert 0,127 mm verstrichen. Der überzug wird so gleichmäßig wie möglich in einer Menge von ungefähr 10 bis 15 mg/em Oberfläche aufgebracht. Die Vernetzung des Polyacrylamide wird durch die Reaktion von Kaliumdichromat mit Kaliumthioeyanat, die zu dreiwertigen Chromionen führt, in Gang gesetzt. Es .sind gerade diese Ghromionen, welche die teilweise Vernetzung des Polyacrylamids induzieren. Nach Beendigung des Überziehens wird der überzogene Separator zum Trocknen erwärmt. Uia die gewünschten Eigensehaften des Separators zu erreichen, was durch Beobachtung festgestellt wird, wird dieser anschließend

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mit dem Zellelektrolyten überzogen. Auf diese Weise kann das gewünschte Ausmaß von Vernetzung gesteuert werden.

Im Anschluß an diesen Punkt erfolgt die Herstellung der Batterie nach
/gebräuchlichen Verfahren, indem der überzogene Separator in gleicher Weise wie die bekannten Separatoren aus überzogenem Papier gehandhabt wird. Alle anderen Bestandteile der Zelle können identisch mit bekannten Bestandteilen übereinstimmen, und die Art und Weise des Zusammenbaus kann mit gebräuchlichen und gut bekannten Verfahren übereinstimmen, bei denen ein zylindrischer Zinkbecher zuerst mit dem überzogenen Separator ausgekleidet wird, anschließend das Isolierteil am Boden des Bechers angeordnet wird, die Kathoden-Depolarisator-Mischung in den Becher extrudiert und im Mittelpunkt der Mischung eine zentrale Kohlenstoffelektrode eingesetzt wird. Der Zellelektrolyt ist in der Kathoden-Depolarisator-Mischung und in dem Separator enthalten. Wenn es jedoch erforderlich ist, kann dem oberen Bereich der Mischung zusätzlich Elektrolytlösung zugesetzt werden, und die Zelle in gebräuchlicher Weise, wie in Abbildung 1 erläutert, abgedichtet und verschlossen werden.

Wie aus der vorhergehenden Beschreibung deutlich wird, erfordert die Verwendung des erfindungsgemäßen Separators, der gegenüber den bekannten Separatormaterialien verschiedene Vorteile aufweist, keine speziellen Maßnahmen, sondern die erfindungsgemäßen Separatoren können erfolgreich bei der konventionellen Herstellung von Trockenzellen oder Batterien eingesetzt werden.

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Beispiel 1

Nach dem beschriebenen Verfahren wurde eine große Anzahl von Trockenzellen hergestellt, mit den erfindungsgemäßen Separatoren, wobei letztere unterschiedliche Zusammensetzungen für die den Elektrolyten unbeweglich machende Schicht, unterschiedliche Dicken für den Träger und unterschiedliche Mengen für den Überzug aufwiesen. Die Prüfungen erfolgten an Zellen frisch nach der Ilersteilung, und nach unterschiedlich langer Lagerung bei erhöhten Temperaturen. Erfindungsgemäße Zellen, d.h. Zellen mit dem erfindungsgemäßen Separator, wurden auch mit solchen Zellen verglichen, die so gleichartig wie unter Laboratoriumsbedingungen möglich, hergestellt worden waren, die jedoch als Träger Papier für das mit Talk gefüllte Polyacrylamid enthielten; die Ergebnisse entsprechender Vergleichsvei'suche sind im folgenden aufgeführt.

Bei dem mit "2,25 Ohm-Lebensdauer-Test" bezeichneten Versuch wird die Zelle pro Stunde h Minuten lang entladen und dies pro Tag 8 Stunden lang, wobei die Leistung bei den spezifischen Spannungen bis zum Abbruch in Minuten angegeben wurde. Bei dem 25 Ohm-Radiotest wurde die Zelle kontinuierlich 4 Stunden lang pro Tag entladen, bis zum Abbruch der angegebenen Spannung, wobei die Leistung in Stunden angegeben ist.

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Tabelle I

	Mi schung	Zusammensetzung der,den Elektrolyt unbeweglich bildenden Mischung (Gew.-fc der Lösung*)	3,1	machenden,	den Separator	0,9	0,3	68,6	I
	A	Wasser Zinkchlorid Inhibitoren Polyacrylamid	2,3	Talk Kaliumrhodanid (KSCN)	1,0	0,3	63,0
	B	68 5 2,0	3,4	22	1,1	0,3	59,8
	C	70 5 2,0	4,2	19	1,1	0,3	58,0
	D	72 5,4 1,9	4,8	17	1,1	0,3	53,3 .
σ	E	71 5,4 1,9	17	Separatorschicht
981		73 5,5 1,8	15	Polyacrylamid Talk
6/07	Mischung	Zusammensetzung der den Elektrolyt unbeweglich machenden (mg/cm² in 100 mg/cm² Schicht*)	7,1
CD **■	A	Zinkchlorid Inhibitoren Kaliumrhodanid (KSCN)	10,5
	B	16 6,h	12,0
	C	17,7 6,7	14,5
	D	19,3 6,7	17,7
	E	18,7 6,7
	20,0 6,7

* Alle Mischungen enthalten das dem Kaliumrhodanid entsprechende Äquivalent Kaliumdichromat (K₉CrO-).

Tabelle II

Leistung der frischen Zellen mit den angegebenen Separatoren unter

den aufgeführten Bedingungen

	Separator	Mischung	2	1,1 V	,25 Ohm-Lebensdauer	(Min.) bei 0,65 V	25	Ohm-Radio-Lebensdauer	4	bei 0,65 v	1	ro co
	Trägerdicke			Leistung 0,9 V		1,1	Leistung (Std.) V O₇9 V .		K
O		A	357		838			I60	I
cc rr-	0,0381	A B	361 377	564	837 S24	127	142	164 164
CO	0,0508 0,0381	B	368	583 600	812	129 128	139 141	164
C	0,0508	C	380	όΟ7	820	128	138	159
σ.	0,0381	C	381	613	817	123	134	162
	0,0508	D	352	610	778	122	135	157
	0,0381	D	357	576	777	122	134	157
	0,0508	K	367	585	767	123	135	156
	0,0381	E	356	586	761	122	134	155
	0,0508			593		122	133

Tabelle III

Vergleichsversuch zwischen Zellen mit erfändungsgemäßem Separator gegenüber Zellen mit Papierseparator (jeweils Mittel aus drei Zellen)

	2,25	Ohm-Lebensdauer (Min)	V 0,65 V	25 Ohm-Radio-Lebensd.(Std.)	keine	0,9 V 0,65 V	keine	Tests
Separator*	1,1	V 0,9	Frische Zellen	1,1 V		Lagerung bei 45°C
			871		152 175
IB	36?	633	839	130	138 163
Papier	361	619	863	127	149 . 172
IA	359	604	130	71⁰C
		nach	einwöchiger Lagerung bei	Tests
IB Papier	288 235	555 509	831 802	dreimonatiger Lagerung bei 45°C
		nach	840 823
IB Papier	295 256	555 542	sechsmonatiger
		nach

IB
Papier

268
226

512 491

828 828

keine Tests

*: IB = Beta-Glas-Träger mit einer Dicke von O₅0381 ram mit 15 mg/cm^ Schicht aus Mischung B =

IA = Beta-Glag-Träger mit einer Dicke von 0,0381 mm mit 15 mg/cnr~ Schicht aus Mischung A

4 0 9 8 1 6 / U 7 6 A

Ein Blick auf die Versuchsergebnisse zeigt, daß Zellen, welche den erfindungsgemäßen Separator enthalten, unter allen Testbedingungen, einschließlich längerer Lagerung bei erhöhten Temperaturen, bessere Ergebnisse und Leistungen zeigen, als ähnliche Zellen, die mit einem konventionellen Separator mit Papierträger ausgerüstet sind. Zu anderen Faktoren, die Tbei den Versuchen beobachtet wurden, gehört die Tatsache, daß bei den erfindungsgemäßen Zellen viel weniger Gas entwickelt wurde. Eine Verringerung der Gasentwicklung macht es möglich, die in den Zellen notwendige Menge Quecksilberchlorid zu verringern. Dies ist natürlich ein beträchtlicher Vorteil, sowohl vom Standpunkt der Umweltverschmutzung, wie von der Kostenseite her. Ein Vorteil der nicht gewebten Gewebe mit einer offenen Struktur ist die verbesserte Ionendiffusion und die geringere Zunahme des inneren elektrischen Widerstandes. Zellen mit den erfindungsgemäßen Separatoren zeigen eine geriigere Neigung zur Durchlöcherung oder Zerstörung der Zelle, so daß weniger Zellen— reaktionsprodukte austreten, als bei solchen Zellen, die bei gleicher Zusammensetzung und Bauweise mit einem Papier-Separator ausgerüstet sind.

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Claims

- 17 Patentansprüche

Separator für eine Batterie, gekennzeichnet durch eine Schicht aus den Elektrolyt unbeweglich machendem, teilweise vernetzten! Polyacrylamid und einem aus einem dünnen, nicht gewebten Gewebe aus miteinander verbundenen Glasfasern bestehendem Träger, wobei der Separator eine mittlere Gesamtdicke von 0,051 bis 0,178 mm und der Träger eine Dicke von 0,025 bis 0,076 mm aufweist.
2. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Elektrolyt unbeweglich machende Schicht einen Füllstoff (bulking agent) enthält.
3. Separator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus mineralischem Silikat, wie etwa Talk, faserförmigem Talk und/oder Asbest besteht.
k, Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Elektrolyt unbeweglich machende Schicht zusätzlich eine chromhaltige Verbindung enthält, wobei der größere Teil der Chromionen nicht dreiwertig ist, und ferner eine Verbindung vorhanden ist, die mit der chromhaltigen Verbindung reagiert, um dreiwertige Chromionen zu liefern.
5. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger in die genannte Schicht eingebettet ist.
6. Separator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Elektrolyt unbeweglich machende Schicht aus Polyacrylamid aus einer gelierten Lösung von Polyacrylamid

in wässrigem Elektrolyt besteht.

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7. Separator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

die den Elektrolyt unbeweglich machende Schicht einen Füllstoff enthält.
8. Separator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus einem mineralischen Silikat, wie etwa Talk, faserförmiger Talk und/oder Asbest besteht.
9. Separator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus Talk besteht.
10. Separator nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen Talk und Polyacrylamid zwischen ungefähr 5:1 bis 10:1 liegt.

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